ＨＩＶ感染を阻害するシュードプロテオグリカン型薬剤の作用メカニズム

文献情報

• 文献番号: 200808002A
• 報告書区分: 総括
• 研究課題名: ＨＩＶ感染を阻害するシュードプロテオグリカン型薬剤の作用メカニズム
• 課題番号: H18-創薬・一般-002
• 研究年度: 平成20(2008)年度
• 研究代表者(所属機関): 小川 温子(お茶の水女子大学 大学院 人間文化創成科学研究科)

研究分担者(所属機関)

• 棚元　憲一(国立医薬品食品衛生研究所　食品添加物部)
• 牛島　廣治(藍野大学　藍野健康科学センター)
• 星野　洪郎(群馬大学大学院　医学系研究科)
• 川崎　ナナ(国立医薬品食品衛生研究所　生物薬品部)

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 厚生科学基盤研究分野 創薬基盤推進研究（政策創薬総合研究）
• 研究開始年度: 平成18(2006)年度
• 研究終了予定年度: 平成20(2008)年度
• 研究費: 18,000,000円
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

我々が創成したシュードプロテオグリカン(シュードPG)は、天然のプロテオグリカンの分子構造を模倣して、直鎖高分子に複数の多糖鎖を共有結合させた人工複合体分子である。本研究では、シュードPGの構造的特徴と顕著な結合特性に着眼し、細胞膜上プロテオグリカンを必要とするHIV-1の初期感染機構をブロックし、かつHIV-1に対する宿主の抵抗性を回復する効果を併せ持つ感染阻害剤としての利用を目指し、またシュードPGの抗HIV-1メカニズムを解明する。

研究方法

１９年度に、単独では活性を示さない材料を用いて調製したシュードPGが、HIV-1感染に対して顕著な抑制効果を発揮することを発見した。その発見を基に、本年度は糖鎖構造、骨格分子構造、およびそれらの鎖長を変えて合成し、マクロファージ指向性およびT細胞指向性のHIV-1、ならびに種々の薬剤耐性ウイルスについて、種々の細胞系を用いて抗HIV活性と構造の関係を調べた。抗HIV活性をもつプローブについて、ウイルスのEnvを介した細胞融合抑制、ならびにウイルスの細胞吸着および侵入阻害実験により感染抑制機序の解明を行なった。

結果と考察

本研究で合成した、活性を持たない材料糖鎖および骨格分子から合成した、新規のシュードPGは、T-およびM-指向性ウイルスならびに硫酸化多糖を始めとする種々の薬剤耐性のウイルス株に対しても顕著な活性が認められた。シュードPG合成後の化学修飾によって活性は失われたことから、活性には遊離の水酸基とアミノ基が重要であることが示唆された。新規化合物は主にウイルスと細胞の両方に作用することで細胞へのウイルス吸着および侵入を阻害することが明らかとなった。さらに、へパリンが結合するウイルスのEnv V3の先端部分以外に結合して作用することが明らかになり、硫酸化多糖とは異なる新規な機構で感染抑制すると考えられた。また、二次元核磁気共鳴により，GAG鎖の硫酸基の位置を含めた微量構造解析方法を樹立した。

結論

　本研究で開発した新規化合物は、硫酸化多糖とは異なる新規な機構で感染抑制すると考えられたので特許出願した(特願2008-301811)。本プローブは新規抗HIV活性薬剤への発展が強く期待される。

公開日・更新日

• 公開日: 2011-05-27
• 更新日: -

文献情報

• 文献番号: 200808002B
• 報告書区分: 総合
• 研究課題名: ＨＩＶ感染を阻害するシュードプロテオグリカン型薬剤の作用メカニズム
• 課題番号: H18-創薬・一般-002
• 研究年度: 平成20(2008)年度
• 研究代表者(所属機関): 小川 温子(お茶の水女子大学 大学院 人間文化創成科学研究科)

研究分担者(所属機関)

• 棚元　憲一(国立医薬品食品衛生研究所　食品添加物部)
• 牛島　廣治(藍野大学　藍野健康科学センター)
• 星野　洪郎(群馬大学大学院　医学系研究科)
• 川崎　ナナ(国立医薬品食品衛生研究所　生物薬品部)

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 厚生科学基盤研究分野 創薬基盤推進研究（政策創薬総合研究）
• 研究開始年度: 平成18(2006)年度
• 研究終了予定年度: 平成20(2008)年度
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

シュードプロテオグリカン(シュードPG)は、天然のプロテオグリカンの分子構造を模倣して、直鎖高分子に複数のグリコサミノグリカン（GAG）などの糖鎖を共有結合させて我々が創成した人工複合体分子である。本研究では、シュードPGの構造的特徴と顕著な結合特性に着眼し、細胞膜上プロテオグリカンを必要とするHIV-1の初期感染機構をブロックし、かつHIV-1に対する宿主の抵抗性を回復する効果を併せ持つ感染阻害剤としての利用を目指し、シュードPGの抗HIV-1メカニズムを解明する。

研究方法

18年度は硫酸化多糖を中心にGAG鎖の種類ならびに骨格高分子の鎖長を変えて合成し、抗HIV活性の関係を研究した。また、硫酸化多糖の感染抑制機序についても抗体を用いて研究した。1９年度は合成収率向上の検討と並行して、さらに多種類のシュードPGを調製すると同時に、プローブの有効な精製方法と1H-NMRを活用した構造特性の解明を検討した。調製したプローブについて、種々の細胞系を用いて抗HIV活性と構造の関係を調べた。20年度は、有効性を見出したプローブの活性向上と作用機序の解明に向けて、多糖鎖と骨格分子の構造の改良を行い、活性向上と毒性低下に必要な構造要素を検討した。また作用機序の解明に役立てるため活性プローブに対する特異抗体を作成した。高分解能1H-NMRを活用してシュードPGの糖鎖構造解析方法、特にGAGの硫酸基の位置を特定する方法を樹立した。

結果と考察

調製したプローブについて、種々の細胞系を用いて抗HIV活性と構造の関係を調べた結果、単独では活性を示さない天然糖類と骨格分子を用いて調製したシュードPGが、顕著な抗HIV-1活性を示す例を発見した。有効な合成化合物は、種々の薬剤耐性株を含めてT細胞指向性ウイルスならびにマクロファージ指向性ウイルスを強く抑制した。本プローブの感染抑制機序は、ウイルスと細胞の両方に作用して接着と侵入段階を抑制するが、ウイルス上の結合部位はへパリンと結合するV3領域とは異なり、また、プローブの糖部分の硫酸化によって抗HIV活性を失うことから、硫酸化多糖とは異なる新たな作用機序が示唆された。

結論

新規の抗HIV活性機構が予想されるシュードPGは、新規抗HIV活性薬剤への発展が大いに期待されるものである。

公開日・更新日

• 公開日: 2011-05-27
• 更新日: -

行政効果報告

• 文献番号: 200808002C

成果

• 専門的・学術的観点からの成果: 我々が合成したアミノ基分子-非硫酸化糖類複合体は、硫酸化多糖の効き難い臨床分離株、ならびに現在臨床の場で使用されている種々の薬剤に耐性をもつウイルスにも有効であることが見出された。複合体は、主にウイルスに作用するが、細胞側にも働いて抑制すること、ウイルス上で作用する標的部位はヘパリンの作用部位であるEnv V3領域とは異なることが示された。この複合体はHIV-1侵入と宿主制限因子修飾阻害でも働く可能性があり、新たな作用メカ二ズムをもつ抗HIV薬剤と考えられる。
• 臨床的観点からの成果: 日本ではHIV患者が先進国中で唯一増加しており、多剤併用療法においてこれまでとは異なる作用機構をもつ毒性の低い薬剤が強く望まれている。我々が合成した新規化合物は、硫酸化多糖の効き難い臨床分離株、ならびに現在臨床の場で使用されている種々の薬剤に耐性をもつウイルスにも有効であることが見出された。本プローブの感染抑制機序は、既存の硫酸化多糖とは異なる新たな作用機序が強く示唆された。
• ガイドライン等の開発: 抗HIV活性を持たない材料を複合体化することにより、活性をもつ化合物を得るという新しい方法論による抗HIV薬剤開発の道を拓いたと考えられる。
• その他行政的観点からの成果: 日本ではHIV患者が先進国中で唯一増加しており、多剤併用療法においてこれまでとは異なる作用機構をもつ毒性の低い薬剤が強く望まれている。本プローブの感染抑制機序は、硫酸化多糖とは異なる新たな作用機序が示唆された。薬剤耐性ウイルスに対しても有効な、これまでとは異なる作用機構をもつ薬剤として、薬の利かなくなった患者に対しての新規薬剤として活用できることが大いに期待される。
• その他のインパクト: ２回の一般市民・学生を対象とする公開シンポジウム（糖鎖科学教育研究センター公開シンポジウム）を開催し、参加者は各回２００名を越えた。（１９年度は研究成果普及開発事業、厚生労働科研費研究成果報告会として開催）。平成１９年１１月２１日「糖鎖の機能解明と医療への応用」、平成２１年３月５日「糖鎖が語る生命と病気」。各回は、日本経済新聞、朝日新聞紙面上に講演者の紹介とともに内容が取り上げられた。また開催後は食品分野情報誌、ネットジャーナルでも紹介された。

発表件数

• 原著論文（和文）: 0件
• 原著論文（英文等）: 2件 ; 1件は投稿準備中
• その他論文(和文): 1件
• その他論文(英文等): 5件
• 学会発表(国内学会): 20件
• 学会発表(国際学会等): 6件
• その他成果(特許の出願): 0件 ; 「出願」「取得」計2件
• その他成果(特許の取得): 0件
• その他成果(施策への反映): 0件
• その他成果(普及・啓発活動): 2件

主な原著論文20編（論文に厚生労働科学研究費の補助を受けたことが明記された論文に限る）

• 原著論文1: Nakagawa K, Nakamura K, Haishima Y, et al.; Pseudoproteoglycan (pseudoPG) probes that simulate PG macromolecular structure for screening and isolation of PG-binding proteins.; Glycoconj J. [Epub ahead of print]Feb21 (2009)

公開日・更新日

• 公開日: 2015-05-26
• 更新日: -